5

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Umum

Perancangan ialah suatu rutinitas yang sangat pokok sebelum

dilakukannya sebuah konstruksi. Dalam melakukan pekerjaan konstruksi

kesalahan yang fatal dapat menyebabkan banyak terjadinya kerugian yang

cukup besar. Perencanaan yang dilaksanakan harus dipikirkan dengan sangat

matang dan terencana. Terdapat banyak hal yang sangat penting dicermati

pada perencanaan bangunan yaitu beban struktur , kekuatan dan ketahanan

bahan, dan keamanan dalam pelaksanaan. Ditahap perencanaan untuk struktur

bawah pondasi gedung rawat inap RSUD dr.M.Yunus ini, akan dilaksanakan

studi pustaka untuk memahami jenis dari pondasi yang sudah sesuai pada

keadaan tanah yang ada di proyek.

Dalam proyek pembangunan ini gedung rawat inap RSUD dr.M.Yunus

ini menggunakan pondasi dari tiang bor (bored pile). Tiang ini dapat dipakai

dalam menahan suatu struktur yang bilamana lapisan tanah keras terletak

cukup dalam. Pada komponen yang keras ini dapat diketahui melalui

beberapa cara. Uji tanah yang telah dilakukan yaitu melalui Standart

Penetration Test (SPT) .

Hal lain yang menjadi landasan pemilihan jenis pondasi ini adalah

sebuah gedung yang dirancang berada dilingkungan rumah sakit. Pemasangan

dari pondasi bored pile tidak membangkitkan getaran tanah disekitar daerah

boring, seperti pada pondasi tiang pancang. Selain itu, menggunakan pondasi

tiang bor juga tidak menimbulkan volume bising oleh bahan lain dimana

dalam pekerjaannya menguunakan alat spun .

6

2.2 Pondasi Tiang

2.2.1 Klasifikasi Jenis-Jenis Tiang

Berikut jenis-jenis pondasi tiang :

(a) Tiang pancang

(b) Pancang dan cor di tempat

(c) Tiang bor

(d) Tiang komposit

Tipe tiang pada (a) dan (b) di atas disebut sebagai tiang perpindahan

yang terbagi menjadi tiang pemindahan yang besar untuk bagian

preformed padat dan semua tipe penggerak dan tempat; dan tiang

perpindahan kecil untuk tubular berongga, kotak atau bagian-H. Jenis

yang tercantum pada (c) disebut sebagai tiang pengganti. Jenis (d) bisa

termasuk dalam klasifikasi apapun (Tomlinson, M.J, 2001).

Daftar di atas mungkin pada pandangan pertama menyajikan

pilihan yang agak membingungkan bagi insinyur. Namun, dalam

praktiknya ditemukan bahwa tiga faktor utama - lokasi dan jenis

struktur, kondisi tanah, dan daya tahan - akan mempersempit pilihan

menjadi tidak lebih dari satu atau dua tipe dasar. Seleksi terakhir

kemudian dibuat dari pertimbangan biaya keseluruhan (Tomlinson,

M.J, 2001).

2.2.2 Pondasi Tiang Bor atau (Bored Pile)

Struktur bawah fungsinya untuk meneruskan dan mendistribusikan

berat yang diakibatkan oleh struktur atas ke arah lapisan tanah , yang

diharapkan dapat berdiri dengan kokoh (Nakazawa K., 1983).

Daya dukung diperoleh dari tahanan ujung (end bearing capacity)

serta daya dukung gesek yang diperoleh oleh daya dukung gesek serta

gaya adhesi diantara tiang bor (bored pile) dan tanah di sekitarnya.

Bangunan ini dipakai di tanah yang bersifat stabil dan kaku, sehingga

dalam perancangan membentuk celah, hasilnya dapat stabil dengan

bantuan alat boring .

7

Dalam penjelasannya ada berbagai jenis dari tiang, yaitu:

a. Tiang bor (bored pile) lurus untuk tanah keras.

b. Tiang bor (bored pile) yang ujungnya diperbesar berbentuk bel.

c. Tiang bor (bored pile) yang ujungnya diperbesar berbentuk

trapesium.

d. Tiang bor (bored pile) lurus untuk tanah berbatu-batuan.

Gambar 2.1 Jenis-jenis Pondasi Bored Pile (Sumber: Braja M. Das, 1941)

Terdapat beberapa alasan digunakannya pondasi tiang bor (bored

pile) dalam konstruksi, antara lain:

a. Pondasi tiang bor (bored pile) tunggal dapat digunakan pada tiang

kelompok atau pile cap.

b. Kedalaman tiang dapat divariasikan.

c. Ketika proses pemancangan dilakukan, getaran tanah akan

mengakibatkan kerusakan pada bangunan yang ada di dekatnya,

tetapi dengan penggunaan pondasi tiang bor (bored pile) hal ini

dapat dicegah.

d. Pada pondasi tiang pancang, proses pemancangan pada tanah

lempung akan membuat tanah bergelombang dan menyebabkan

tiang pancang sebelumnya bergerak ke samping. Hal ini tidak

terjadi pada konstruksi pondasi tiang bor (bored pile).

8

e. Selama pelaksanaan pondasi tiang bor (bored pile) tidak ada suara

yang ditimbulkan oleh alat pancang seperti yang terjadi pada

pelaksanaan pondasi tiang pancang.

f. Karena dasar dari pondasi tiang bor (bored pile) dapat diperbesar,

hal ini memberikan ketahanan yang besar untuk gaya ke atas.

g. Permukaan di atas dimana tiang bor (bored pile) didirikan dapat

diperiksa secara langsung.

h. Pondasi tiang bor (bored pile) mempunyai ketahanan yang tinggi

terhadap beban lateral.

Beberapa kelemahan dari pondasi tiang bor (bored pile) antara lain:

a. Keadaan cuaca yang buruk dapat mempersulit pengeboran dan

pengecoran, dapat diatasi dengan cara menunda pengeboran dan

pengecoran sampai keadaan cuaca memungkinkan atau memasang

tenda sebagai penutup.

b. Pengeboran dapat mengakibatkan gangguan kepadatan, bila tanah

berupa pasir atau tanah berkerikil maka menggunakan bentonite

sebagai penahan longsor.

c. Pengecoran beton sulit bila dipengaruhi air tanah karena mutu

beton tidak dapat dikontrol dengan baik maka diatasi dengan cara

ujung pipa tremie berjarak 25-50 cm dari dasar lubang pondasi.

d. Air yang mengalir ke dalam lubang bor dapat mengakibatkan

gangguan tanah, sehingga mengurangi kapasitas dukung tanah

terhadap tiang, maka air yang mengalir langsung dihisap dan

dibuang kembali ke dalam kolam air.

e. Akan terjadi tanah runtuh (ground loss) jika tindakan pencegahan

tidak dilakukan, maka dipasang casing untuk mencegah

kelongsoran.

f. Karena diameter tiang cukup besar dan memerlukan banyak beton

dan material, untuk pekerjaan kecil mengakibatkan biayanya sangat

melonjak maka ukuran tiang bor (bored pile) disesuaikan dengan

beban yang dibutuhkan.

9

g. Walaupun penetrasi sampai ke tanah pendukung pondasi dianggap

telah terpenuhi, kadang-kadang terjadi bahwa tiang pendukung

kurang sempurna karena adanya lumpur yang tertimbun di dasar,

maka dipasang pipa paralon pada tulangan tiang bor (bored pile)

untuk pekerjaan injeksi semen dasar (base grouting).

2.2.3 Dasar Dalam Pemilihan Pondasi untuk Bor pile

Tiang yang biasanya digunakan pada macam-macam profil tanah

dan juga batuan yang lebih efisien dipakai dalam lapisan bearing yang

cukup kuat. Jika perletakkannya di dalam dan diatas batuan tahanan

aksial bisa lebih besar , sedangkan dalam pondasi telapak bisa lebih

kecil.Perlakuan tiang tunggal menjauhkan ketergantungan akan pile cap

yang dimanan berguna sebagai penunjang dari struktur.( FHWA NHI-

10-016 ).

2.2.4 Pondasi Tiang Kelompok dan Tiang Tunggal

Pengaplikasian kelompok tiang tiang wajib memperhitungkan

masalah berat dari pondasi , yang dimana dapat membuat pondasi

tunggal tidak efisien dan juga mahal, Hal ini diperlihatkan pada

Gambar 2.2. Karena kebutuhan akan alat berat yang besar untuk

memasang pondasi tiang tunggal yang berdiameter lebih besar dari 8

kaki, kelompok tiang yang berdiameter lebih kecil mungkin lebih hemat

biaya dalam banyak situasi ( FHWA NHI-10-016 ) .

Gambar 2.2 Tiang Bor Kelompok dengan Tiang Bor Tunggal

(Sumber: FHWA NHI-10-016)

10

2.2.5 Perilaku Kelompok Tiang Akibat Beban

Hubungan penurunan untuk tiang tunggal yang dipancang ke dalam

pasir saat mengalami beban vertikal sampai titik kegagalan ditunjukkan

pada Gambar 2.3. Penurunan meningkat dengan cepat dengan sedikit

kenaikan lebih lanjut dari beban. Sebagian besar beban utama sekarang

ditumpu oleh ujung tiang (Tomlinson, M.J, 2001).

Gambar 2.3 Pengaruh Beban pada Tiang - Kurva Penurunan

Akibat Beban

(Sumber: M.J Tomlinson, 2001)

Pada keadaan batas yang sesuai dengan titik C pada Gambar 2.3

daya dukung utama tumpukan diberikan oleh persamaan

Qp = Qs + Qb – Wp (2.1)

dimana,

Qs = tahanan gesek ultimit

Qb = tahanan ujung ultimit

Wp = berat tiang.

Biasanya Wp bisa mempunyai nilai kecil, beda kaitannya oleh Qp

yang biasanya diabaikan . Harus dengan pertimbangan terhadap marine

piling yang pada proposinya sedikit lebih besar dibandingkan tiang

yang luas dan dipasang diatas dasar laut ( Tomlinson, M.J, 2001 ).

2.2.6 Perilaku Dari Kelompok Tiang

Dalam tahap pengerjaan penting untuk mempertimbangkan akibat

dari pemancangan (driving) dan pemuatan (loading) tiang dalam

11

kelompok. Jika bagian ini di presskan ke lapisan compressible bearing,

layaknya bagian tanah liat yang permukaannya kaku tetapi dalam setiap

bearing relatif tidak kompresibel. Diilustrasikan pada Gambar 2.4 ,

dimana kedalaman tanah yang dapat dikatakan cukup besar di area

bawah kelompok tiang yang mengakibatkan penurunan terhadap

keseluruhan tiang yang berdimensi cukup besar. (Tomlinson, M.J,

2001).

Gambar 2.4 Perbandingan Zona Tegangan pada (a) Tiang

Tunggal (b) Kelompok Tiang

(Sumber: M.J Tomlinson, 2001)

2.3 Pile Cap

Kecil kemungkinan dalam menentukan tiang yang telah dipancang

maupun dibor pasti tegak lurus ke arah rake yang telah ditentukan.

Kualifikasi ICE untuk pilling memungkinkan penyimpangan pada tingkat

permukaan awal yang tidak melebihi 75 mm ke arah manapun dari pusat

tiang saat didorong ke titik tengah yang ditunjukkan pada gambar pengaturan.

Pusat tiang ditodongkan ke arah inti dimana diaplikasikan digambar yang

telah dirancang.

Kelompok tiang yang digunakan dalam komponen pilecap sedikitnya 3

buah tiang guna membuat kestabilan dikekuatan horisontal. Pile cap yang

terdiri atas 2 lapisan disambungkan dengan balok ke tutup yang berdekatan.

12

Rancangan tersebut bisa dilihat dalam Gambar,2.5 a hingga 2.5 e (Tomlinson,

M.J, 2001 ).

Gambar 2.5 Macam-macam Pile Cap (a) Cap untuk Tiga Tiang

Berdiameter 450 mm (b) Cap untuk Empat Tiang Bersisi

350 mm (c) Cap untuk Enam Tiang Bersisi 400 mm (d)

Cap untuk Tujuh Tiang Berdiameter 450 mm (e) Cap

untuk Enam Belas Tiang Bersisi 350 mm

(Sumber: M.J Tomlinson, 2001)

2.4 Pembebanan

Pada konstruksi bangunan berat dikategorikan menurut arah kinerjanya

yaitu beban yang tegak lurus dan beban yang mendatar.

2.4.1 Beban Vertikal ( Gravitasi )

2.4.1.1 Beban Mati atau Dead Load (DL)

Bagian ini merupakan berat terhadap seluruh komponen di

bangunan yang sifatnya konsisten, dimana tercantum beberapa

elemen pelengkap. Dimana segmen tidak bisa terbagikan dari

struktur itu sendiri (Peraturan dari Pembebanan Untuk Gedung

yang dimuat Pasal 1.0. No 1 Tahun 1983 ) .

13

2.4.1.2 Beban Hidup atau Live Load (LL)

Penjelasan diatas ialah semua dari beban yang ada dalam

struktur yang diakibatkan oleh penghunian dan pemakaian dari

sebuah gedung, sehingga akan mengakibatkan perubahan yang

terjadi dalam tahap pembebanan (Peraturan Pembebaanan Untuk

Gedung Pasal 1.0. No 2 Tahun 1983) .

2.4.2 Beban Horizontal (Lateral)

2.4.2.1 Beban terhadap Gempa maupun Earthquake Load (E)

Berat statik yang berjalan digedung atau di elemen gedung

dengan mencontoh dampak terjadi aksi tanah akibat pergerakan.

(Peraturan Pembebanan Untuk Gedung dimuat pada Pasal 1.0.

No 4 Tahun 1983 ).

Yang ada dalam SNI 1726 – 2012 , dipetakan pada gesekan

seismik serta satuan resiko gempa tertinggi diperhitungkan

(Maximum Considered Earthquake, MCE). Parameter respons

spektra dengan percepatan gempa oleh MCER dipetakan dalam

periode 0,2 detik ( Ss ) juga acuan tanggapan oleh MCER

terletak teruntuk perioda 1,0 second ( S1 ).

Gambar 2.6 Ss, Gempa Makmimum yang Dipertimbangkan

Risiko Tertarget (MCER) Kelas Situs SB

14

Gambar 2.7 Ss, Gempa Makmimum yang Dipertimbangkan

Risiko Tertarget (MCER) Kelas Situs SB

2.4.2.2 Beban Angin ataupun Wind Load (W)

Semua beban yang aktif bekerja dalam tahap pembangunan

gedung diakibatkan oleh perbedaan desakan yang terjadi akibat

udara disebut tekanan angin . Beban itu sendiri dapat dinyatakan

dalam tekanan yang positif dan tekanan yang negatif (isapan,) .

Dinyatakan dalam kg/m2 (Peraturan Pembebanan Indonesia

Untuk Gedung yang terdapat pada No. 3, Tahun 1983 ) .

2.4.3 Beban Kombinasi Berfaktor

Pada perancangan struktur bangunan gedung dan non gedung

digunakan kombinasi pembebanan berdasarkan metode ultimit dan

metode tegangan ijin sesuai dengan SNI 03-1726-2012.

Tabel 2.1 Kombinasi Beban untuk Metode Ultimit dan Metode

Tegangan Ijin

Beban Metode Ultimit Metode Tegangan Ijin

Beban Mati 1,4 D D

Beban

Hidup 1,2 D + 1,6 L + 0,5 (Lr atau R)

D + L

D + (Lr atau R)

D + 0,75 L + 0,75 (Lr atau R)

15

Beban Angin

1,2 D + 1,6 (Lr atau R) + (L

atau 0,5 W)

1,2 D + 1,0 W + L +0,5 (Lr atau

R)

0,9 D + 1,0 W

0,6 D + 0,6 W

0,6 D + 0,7 E

D + (0,6W atau 0,7 E)

D + 0,75 (0,6 W atau 0,7 E)

D + 0,75 (0,6 W atau 0,7 E) +

0,75 L + 0,75 (Lr atau R) Beban

Gempa

1,2 D + 1,0 E + L

0,9 D + 1,0 E

2.5 Perencanaan Daya Dukung Pondasi Tiang Bor (Bore Pile) berdasarkan

Data SPT

Salah satu dari jenis uji terhadap tanah yang digunakan hasilnya untuk

mengetahui adanya daya dukung. Hal tersebut dilakukan beriringan dengan

adanya pengeboran guna memahami perlawanan dinamik dari tanah maupun

pengambilan beberapa sampel teknik penumbukan.

2.5.1 Standart Penetration Test (SPT)

SPT atau biasa disebut standard penetration test yaitu adalah salah satu

dari uji tanah yang tidak awam dalam pekerjaan tanah guna mengetahui

nilai dari daya dukung tanah. Cara yang dilakukan dalam uji ini adalah

menjatuhkan batangan besi ke arah bor yang telah disiapkan ke dalam

tanah, semakin banyak pukulan yang terjadi atau dilakukan maka data

yang muncul akan lebih banyak pula. Hal ini dapat disimpulkan

semakin besar phi atau kohesi yg terdapat dalam tanah. Syarat

utamanya yaitu teknik pengeboran yang baik guna mendapatkan hasil

uji yang baik pula.

2.6 Daya Dukung Ijin Tiang

Hal ini bisa dilihat dari daya dukung ujung yang terdapat dalam tiang

bisa dilihat berdasarkan kekuatan dari ijin tekan maupun ijin tarik. Dimana

dalam hal ini dapat mempengaruhi beberapa kondisi tanah serta kekuatan

material yang terdapat pada tiang itu sendiri (Pamungkas, 2013).

2.6.1 Daya Dukung Ijin Tekan

Analisis daya dukung ijin tekan pondasi tiang terhadap kekuatan

tanah mempergunakan formula sebagai berikut :

16

Gambar 2.8 Skema Daya Dukung Tekan Ultimit

Berdasarkan data sondir (Guy Sangrelat)

Qu = Qp + Qs (2.2)

Qu = 𝑞𝑐𝑥𝐴𝑝 + 𝑇𝑓𝑥𝐴𝑠𝑡 (2.3)

𝑄𝑎 =𝑞𝑐𝑥𝐴𝑝

𝐹𝐾1+

𝑇𝑓𝑥𝐴𝑠𝑡

𝐹𝐾2 (2.4)

dimana:

Qu = daya dukung ultimit tekan tiang

Qp = daya dukung ujung tiang

Qs = daya dukung friksi

Qa = daya dukung ijin tekan tiang

qc = tahanan ujung konus sondir

Ap = luas penampang tiang

Tf = total friksi/jumlah hambatan pelekat

Ast = keliling penampang tiang

FK1, FK2 = faktor keamanan, 3 dan 5

17

2.6.2 Daya Dukung Ijin Tarik

Analisa dari daya dukung ijin tarik dengan kekuatan tanah

menggunakan formula yang dijabarkan di bawah ini:

Gambar 2.9 Skema Daya Dukung Tarik Ultimit

Berdasarkan data sondir (Guy Sangrelat, Mayerhof)

Tug = Tun + W (2.5)

𝑇𝑎 =(𝑇𝑓𝑥𝐴𝑠𝑡)𝑥 0,70

𝐹𝐾2+ 𝑊 (2.6)

dimana:

Tug = daya dukung ultimit tarik tiang bruto

Tun = daya dukung ultimit tarik tiang netto

Ta = daya dukung ijin tarik tiang

W = berat pondasi

2.7 Jumlah Tiang yang Dibutuhkan

Perhitungan jumlah tiang yang diperlukan pada suatu titik kolom

menggunakan beban aksial dengan kombinasi beban DL + LL (beban tak

terfaktor). Jumlah tiang yang diperlukan dihitung dengan membagi gaya

aksial yang terjadi dengan daya dukung tiang (Pamungkas, 2013).

18

np = 𝑃

𝑃𝑎𝑙𝑙 (2.7)

dimana:

np = jumlah tiang

P = gaya aksial yang terjadi

P all = daya dukung ijin tiang

2.8 Daya Dukung Ijin Kelompok Tiang

Kelompok tiang yang daya dukungnya mengenai beban searah vertikal

bisa dikatakan hal yang belum tentu menyebabkan tahanan akibat aksial

dalam tiang tunggal yang berada di dalam kelompok. Bisa saja dalam tiang

kelompok, daerah yang berpengaruh terhadap tiang bor individu bisa saja

bersinggungan dengan tiang lainnya, hal ini bisa berkaitan dengan jarak tiang,

dimana digambarkan pada Gambar 14-3 ( FHWA NHI – 10 – 016 ) .

Gambar 2.10 Pengaruh Area Tumpang Tindih pada Kelompok Tiang

(Sumber: FHWA NHI-10-016)

Selain efek zona pengaruh yang saling tumpang tindih, efek konstruksi

pada kondisi tanah di dalam dan di sekitar kelompok bisa signifikan. Elemen

penggalian pondasi dalam (seperti tiang bor dan tiang auger penerbangan

berkelanjutan), umumnya cenderung mengurangi tegangan efektif dari tanah

di sekitarnya.

Pengurangan daya dukung kelompok tiang yang disebabkan oleh group

action ini biasanya dinyatakan dalm suatu angka efisiensi.Perhitungan

19

kelompok dari tiang ini berdasarkan rumus yang ada dalam Converse-

Labarre dari Uniform Building code AASHTO :

Eg = 1- 𝜃 (𝑛−1)𝑚+(𝑚−1)𝑛

90 𝑚𝑛 (2.8)

Gambar 2.11 Susunan Kelompok Tiang

dimana:

Eg = efisiensi kelompok tiang

𝜃 = arc tg (D/s) (derajat)

D = ukuran penampang tiang

s = jarak antar tiang (as ke as)

m = jumlah tiang dalam satu kolom

n = jumlah tiang dalam satu baris

Daya dukung ijin kelompok tiang = Eg x jumlah tiang x daya dukung ijin

tiang. Daya dukung kelompok tiang harus lebih besar dari gaya aksial yang

terjadi (Pamungkas, 2013).

2.9 Jarak antar Tiang Kelompok

Dianjurkan dalam tahap perencanaan jarak yang diharuskan adalah dari 3

d ke tengah diantara tiang dengan 2d jarak yang sesungguhnya , artinya

adalah jarak yang dilaksanakan dalam tahap pengerjaan di lapangan . Dimana

dalam pengerjaannya 2,5d ke arah tengah biasanya lebih mendapatkan

keuntungan , buruknya adalah efisiensinya berkurang .

20

Berdasarkan pada perhitungan daya dukung tanah oleh Dirjen Bina

Marga Departemen P.U.T.L disyaratkan:

S ≥ 2,5 D (2.9)

S ≥ 3 D (2.10)

dimana:

S : jarak masing-masing tiang

dalam kelompok (spacing)

D : diameter tiang

Gambar 2.12 Jarak Pusat ke Pusat Tiang (Sumber: Sardjono, 1991)

Biasanya disyaratkan pula jarak antara dua tiang dalam kelompok tiang,

yaitu minimum 0,60 m dan maksimum 2,00 m.

2.10 Beban Maksimum Tiang pada Kelompok Tiang

Akibat beban-beban dari atas dan juga dipengaruhi oleh formasi yang

terdapat di dalam kelompok tiang. Tiang ini mengalami beberapa gaya ,baik

tekan hingga tarik dari tiang tersebut.

Beban aksial dan momen yang bekerja akan didistribusikan ke pile cap

dan kelompok tiang berdasarkan rumus elastisitas dengan menganggap

bahwa pile cap kaku sempurna, sehingga pengaruh gaya yang bekerja tidak

menyebabkan pile cap melengkung atau deformasi. Dalam mencari beban

maks dan min yang akan bekerja terhadap kelompok dari tiang bisa kita

lihat di persamaan dibawah ini:

𝑃𝑚𝑎𝑥

𝑚𝑖𝑛 =

Pu

np ±

My . X max

ny . ∑ x2 ±

Mx . Y max

nx . ∑ y2 (2.11)

dimana:

P max = beban maksimum tiang

Pu = gaya aksial yang terjadi (terfaktor)

My = momen yang bekerja tegak lurus sumbu y

Mx = momen yang bekerja tegak lurus sumbu x

21

X max = jarak tiang arah sumbu x terjauh

Y max = jarak tiang arah sumbu y terjauh

Ʃx² = jumlah kuadrat X

Ʃy² = jumlah kuadrat Y

nx = banyak tiang dalam satu baris arah sumbu x

ny = banyak tiang dalam satu baris arah sumbu y

np = jumlah tiang

Bila dalam P maks yang awalnya mempunyai nilai positif, pile cap akan

memiliki gaya tekan . Dimana dalam P maks yang memiliki nilai negatif ,

maka pile cap mendapatkan gaya tarik. Dari hasil-hasil tersebut dapat dilihat

apakah masing-masing tiang masih memenuhi daya dukung tekan dan/atau

tarik bila ada (Pamungkas, 2013).

Gambar 2.13 Beban yang Bekerja pada Pile Cap

2.11 Daya Dukung Horizontal

Tanah yang terdapat dalam proyek biasanya terdiri dari beberapa tipe

tanah yang biasanya dapat berupa beberapa lapisan bentuk tanah, dimana

dalam menghitung daya dukung horizontalnya menggunakan banyak

metode. Salah satunya dari Brinch Hansen dan M.J Tomlinson (1997) yang

menerangkan bahwa dalam langkah utama perhitungan daya dukung

22

horizontalnya yaitu dengan menentukan bagaimana perilaku dari tiang short

rigid atau long flexible/long elastic dengan cara menghitung faktor

kekakuan R atau T.

T = √𝐸𝐼

𝑛ℎ

5 Rigid → L ≤ 2T Elastic → L ≥ 4T (2.12)

dimana:

E = modulus elastis beton 𝑛ℎ = koefisien modulus variasi

I = momen inersia L = panjang tiang

M.J Tomlinson (1977) menyebutkan bahwa penelitian lain mengenai

nilai nh sebagai berikut:

Soft normally-consolidated clays : 350 – 700 kN/m3

Soft organic silts : 150 kN/m3

pz = c . Kcz (2.13)

dimana:

pz = tahanan pasif elemen pada kedalaman z di bawah permukaan

tanah

c = kohesi tanah

Kcz = koefisien tekanan pasif

Gambar 2.14 Koefisien Brinch Hansen Kc

∑ 𝑀 = ∑ 𝑝𝑧 𝐿

𝑛 (𝑒 + 𝑧)𝑧=𝑥

𝑧=0 B - ∑ 𝑝𝑧 𝐿

𝑛 (𝑒 + 𝑧)𝑧=𝐿

𝑧=𝑥 B (2.14)

dimana:

M = momen titik beban horizontal

23

L = panjang tiang e = tinggi dari permukaan tanah

n = convenient number ke titik beban

z = kedalaman tahanan pasif B = lebar tiang

Hu (e + x) = ∑ 𝑝𝑧 𝐿

𝑛 (𝑥 − 𝑧)𝑥

0 B + ∑ 𝑝𝑧 𝐿

𝑛 (𝑧 − 𝑥)𝑥+𝐿

𝑥 B (2.15)

dimana:

Hu = gaya horizontal x = titik rotasi (2.16)

2.12 Penurunan Tiang Kelompok

Dari kelompok tiang bor yang ditimpa beban arah vertikal secara

berlebihan, maka dalam tanah akan mengalami penurunan yang condong

akan lebih besar dibandingkan dengan penurunan yang terjadi di tiang

tunggal dengan beban yang sama , dikhususkan dalam kasus dimana tanah

yang tepat di bawah lapisan bearing tiang yang kompresibel.

Jumlah penurunan elastis atau penurunan yang terjadi dalam waktu dekat

(immediate settlement atau elastic settlement) Si dan penurunan yang terjadi

dalam jangka waktu yang panjang (long term consolidation settlement) Sc

disebut penurunan tiang pada kelompok tiang (Pamungkas, 2013).

Penurunan total merupakan penjumlahan dari kedua jenis penurunan

tersebut.

S = Si + Sc (2.17)

dimana:

S = penurunan total

Si = immediate settlement

Sc = consolidation settlement

2.12.1 Penurunan Segera (Immediate Settlement)

Penurunan yang dihasilkan oleh distorsi massa tanah yang tertekan

dan terjadi pada volume konstan disebut penurunan segera. Menurut

Janbu, Bjerrum, dan Kjaernsli (1956), hal itu dirumuskan sebagai

berikut (Pamungkas, 2013).

24

Si = μ1μ0qB

Eu (2.18)

dimana:

Si = penurunan segera

q = tekanan yang terjadi (Pu

A)

B = lebar kelompok tiang

Eu = modulus diformasi pada kondisi undrained

μi = faktor koreksi untuk lapisan tanah dengan tebal terbatas

μo = faktor koreksi untuk kedalaman pondasi Df (Gambar

2.15)

Harga dari modulus deformasi Eu yang bisa menghasilkan kurva

regangan ataupun tegangan (stress strain curve) melaui sebuah

percobaan akan menghasilkan pembebanan dengan hasil dari tekan

terhadap tanah yang kondisinya undrained. Ada beberapa cara dalam

mendapatkan sebuah nilai dari EU , salah satunya dengan

mengandalkan hubungan antara kuat geser atau bisa dengan Cu yang

terdapat di tanah liat.

Eu = 400 . Cu (2.19)

25

Gambar 2.15 Grafik Hubungan μi, μ0, Kedalaman Pondasi (Df)

dan Lebar Pondasi (B). (Janbu, Bjerrum dan

Kjaernsli). (Sumber: Pamungkas, 2013)

2.13 Perencanaan Pile Cap

Pile cap berfungsi untuk mengikat tiang-tiang menjadi satu kesatuan dan

memindahkan beban kolom kepada tiang. Pile cap biasanya terbuat dari

beton bertulang. Perencanaan pile cap dilakukan anggapan sebagai berikut.

1. Pile cap sangat kaku.

2. Ujung atas tiang menggantung pada pile cap. Karena itu, tidak ada

momen lentur yang diakibatkan oleh pile cap ke tiang.

3. Tiang merupakan kolom pendek dan elastis. Karena itu distribusi

tegangan dan deformasi membentuk bidang rata (Pamungkas, 2013).

2.13.1 Penulangan pada Pile Cap

Penulangan pile cap dianggap sama dengan penulangan pelat.

Perencanaan penulangan pile cap mempunyai beberapa langkah

sebagai berikut (Y. Rusdianto, 2005).

A. Merencanakan sebagai balok persegi dengan lebar (b) dan tinggi

efektif (d).

K perlu = Mu

b . d2 (2.20)

dimana:

Mu = momen yang terjadi pada balok (kgm)

b = lebar balok (m)

h = tinggi balok (m)

d = tinggi efektif (m) = h – 60 mm (2.21)

B. Rasio penulangan yang dapat diperoleh dengan,

26

ω = 0,85 – √0,72 − 1,7 K

fc′ (2.22)

ρ = ω . fc′

fy (2.23)

ρb = 0,85 . fc′

fy . β1 . (

600

600+fy) (2.24)

ρ max = 0,75 . ρb (2.25)

ρ min = 1,4

fy (2.26)

Pemeriksaan terhadap rasio tulangan tarik : ρ min < ρ < ρ max

dimana:

Fc’= mutu beton (MPa)

Fy = mutu baja (Mpa)

β1 = 0,85

C. Bila harga rasio penulangan tarik memenuhi syarat maka dilanjut

dengan perhitungan luas tulangan.

As = ρ . b . d renc (2.27)

dimana:

As = luas tulangan (mm²)

D. Dengan hasil luas tulangan yang telah diketahui, maka dapat

dilanjut dengan merencanakan diameter dan jarak tulangan yang

disesuaikan dengan luas tulangan yang telah dihitung.

E. Pemeriksaan terhadap tinggi efektif yang dipakai (d pakai > d

rencana)

d pakai = h – selimut beton – Ø sengkang – ½ . Ø tulangan (2.28)

27

Gambar 2.16 Penulangan Pile Cap

2.13.2 Tinjauan Terhadap Geser

Perilaku pile cap sama dengan perilaku pondasi yang mana

terhadap geser tidak berbeda dengan balok dan pelat (Y. Rusdianto,

2005).

2.13.2.1 Kontrol Terhadap Geser Pons yang Bekerja Satu Arah

Dalam penampang kritis dimana posisi geser terdapat

dalam plat pondasi yang letaknya sejarak atau berdekatan

dengan muka reaksi yang terpusat. Tetapi dalam

perencanaan bisa saja letaknya berada dalam bidang

melintang di keseluruhan bidang plat yang penjelasannya

bisa digambarkan dalam gambar 2.17. Kekuatan yang akan

ditransmisi oleh beton bisa menggunakan formula :

Vc = 1

6√fc′ . bw . d (2.29)

Gaya geser nominal penampang sejarak d dari muka

kolom harus lebih kecl atau sama dengan kekuatan geser

beton sehingga Vn ≤ Vc.

28

Gambar 2.17 Penampang Kritis pada Pelat Pondasi

pada Geser Satu Arah

Maka:

Vu

ϕ ≤

1

6√fc′ . bw . d (2.30)

dimana:

Vu = gaya geser sejarak d dari muka kolom

Vc = geser beton

bw = lebar pondasi (m)

d = h – d’ (h adalah tinggi pelat dan d’ adalah selimut

beton)

ϕ = 0,6 (reduksi kekuatan untuk geser)

2.13.2.2 Kontrol Terhadap Geser Pons yang Bekerja Dua Arah

Dalam penampang kritis bidang tegak lurus searah

bidang plat yang memiliki keliling ataupun sisi yang besar

jaraknya 0,5d dari depan tumpuan , yang bisa diamati dari

gambar 2.18. Serta dalam tahap pengerjaannya bisa

disesuaikan dengan formula yang ada di bawah ini :

29

12 d

h

12 d

12 d h 1

2 d

ho

bo

Gambar 2.18 Daerah Geser Aksi Dua Arah Pada Pelat

Pondasi

Vc = (1 + 2

β0) 2 . √fc′ . bo . d (2.31)

dimana:

bo = keliling daerah kritis

= 2 (bo + ho) (2.32)

βo = h

b ; h (sisi panjang kolom) (2.33)

; b (sisi pendek kolom)

d = tinggi efektif penampang (m)

Gaya geser nominal penampang:

Vu

ϕ= Vn ≤ Vc + Vs ≤ 4. √fc′ . bw . d (2.34)

Vs = kuat geser tulangan geser.

Vu = Pu

A (ho2 − bo2) (2.35)

Pu = beban berfaktor pada kolom

A = luas pondasi (B x L)

30

2.14 Penulangan Terhadap Pondasi Bored Pile

(a)

(b)

Gambar 2.19 a. Penulangan Pondasi Tiang Bor

b. Potongan A-A Pondasi Tiang Bor

Penulangan pada pondasi tiang bor (bored pile) sama halnya

penulangan pada kolom, hanya saja penumpang yang digunakan ialah

bentuk penampang bulat / lingkaran, mempunyai beberapa langkah

sebagai berikut:

A. Menentukan luas tulangan longitudinal (Ast) yang akan

digunakan. Menurut SNI 2847:2013, luas tulangan struktur

31

komponen tekan tidak boleh kurang dari 0,01 Ag atau lebih

dari 0,08 Ag.

Ag = ¼ . 𝜋 . D2 (2.36)

Ast = ¼ . 𝜋 . Dst2 . n (2.37)

dimana:

Ag = luas penampang beton (mm2)

Ast = luas tulangan (mm2)

D = diameter penampang beton (mm)

Dst = diameter tulangan (mm)

n = jumlah tulangan

B. Penampang pondasi tiang bor (bored pile) yang berbentuk

lingkaran selanjutnya diekuivalenkan menjadi penampang segi

empat guna menentukan eksentrisitas dalam keadaan seimbang

(balance).

(c) (d)

Gambar 2.20 c. Penampang Lingkaran

d. Penampang Ekuivalen Persegi

1. Tebal ekuivalen penampang segi empat

heq = 0,8 x D (2.38)

2. Lebar ekuivalen penampang segi empat

beq =

1

4 . 𝜋 . 𝐷2

ℎ𝑒𝑞 (2.39)

32

3. Luas tulangan total Ast didistribusikan pada dua lapis

As = As’ = ½ . Ast (2.40)

4. Jarak antar lapis tulangan

Dseq = 2

3 x Ds (2.41)

dimana:

Ds = tinggi efektif penampang (mm)

C. Cek eksentrisitas rencana yang diberikan (e) dibandingkan terhadap

eksentrisitas balance (eb).

deq = Dseq + ℎ𝑒𝑞−𝐷𝑠𝑒𝑞

2 (2.42)

Cb = 600

600+𝑓𝑦 x deq (2.43)

Ab = 𝛽1 x Cb (2.44)

(e) (f)

Gambar 2.21 e. Diagram Regangan Penampang Ekuivalen

Persegi

f. Diagram Tegangan Penampang Ekuivalen

Persegi

Regangan pada baja tulangan

𝜀s’ = (2.45)

Tegangan leleh baja tulangan

Fs’ = Es x 𝜀s’ (2.46)

Gaya aksial tekan dalam keadaan seimbang (balance)

Pub = (0,85 x fc’ x Ab x Beq) + (As’ x fs’ – As x fy) (2.47)

33

Momen dalam keadaan seimbang (balance)

Mub = 0,85 . fc’ . Ab. Beq . (1/2 heq – ½ Ab) + As’ . fs’ .

(1/2 heq - ℎ𝑒𝑞−𝐷𝑠𝑒𝑞

2) + As . fy . (deq – ½ heq) (2.48)

e = 𝑀𝑢

𝑃𝑢 (2.49)

eb = 𝑀𝑢𝑏

𝑃𝑢𝑏 (2.50)

- Jika keadaan Pu < Pb atau e > eb, maka keruntuhan yang

terjadi adalah keruntuhan tarik dengan eksentrisitas besar.

- Jika keadaan Pu > Pb atau e < eb, maka keruntuhan yang

terjadi adalah keruntuhan tekan dengan eksentrisitas kecil.

Whitney juga dalam jurnalnya menyebutkan persamaan dalam

pendekatan data empiris tidak mempengaruhi dimensi penampang

kolom . Baik penampang dalam keadaan hancur maupun keadaan

tekan hingga tarik ( Istimawan , 1993 ) .

- Persamaan untuk penampang bulat dengan hancur tarik

menentukan:

Pn = 0,85 fc’ h2 (√(0,85 𝑒𝑏

ℎ− 0,38)2 +

𝜌𝑔𝑚𝐷𝑠

2,5 ℎ− (

0,85 𝑒𝑏

ℎ− 0,38)) (2.51)

- Persamaan untuk penampang bulat dengan hancur tekan

menentukan:

Pn = 𝐴𝑠 .𝑓𝑦

3 𝑒

𝐷𝑠+1,0

+ 𝐴𝑔 .𝑓𝑐′

9,6 ℎ 𝑒

(𝑜,8 ℎ+0,67 𝐷𝑠)2+1,18 (2.52)

dimana:

h = diameter penampang

Ds = diameter lingkaran tulangan terjauh dari sumbu

e = eksentrisitas terhadap pusat plastis penampang

𝜌g = 𝐴𝑠𝑡

𝐴𝑔 =

𝑙𝑢𝑎𝑠 𝑝𝑒𝑛𝑢𝑙𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙

𝑙𝑢𝑎𝑠 𝑝𝑒𝑛𝑎𝑚𝑝𝑎𝑛𝑔 𝑏𝑟𝑢𝑡𝑜 (2.53)

m = 𝑓𝑦

0,85 𝑓𝑐′ (2.54)

Syarat : ∅Pn ≥ Pu (2.55)

34

2.14.1 Perencanaan Sengkang

Tulangan pengikat yang digunakan untuk pondasi tiang bor (bored

pile) adalah tulangan spiral. Berikut ketentuan-ketentuan mengenai

tulangan spiral menurut SNI 2847-2013:

A. Untuk konstruksi cor di tempat, ukuran spiral tidak boleh

kurang dari diameter 10 mm.

B. Spasi bersih antar spiral tidak boleh melebihi 75 mm, atau tidak

kurang dari 25 mm.

C. Rasio volume tulangan spiral 𝜌s tidak boleh kurang dari nilai

yang diberikan oleh

𝜌s = 0,45 (𝐴𝑔

𝐴𝑐ℎ− 1)

𝑓𝑐′

𝑓𝑦𝑡 (2.56)

dimana:

𝜌s = 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑡𝑢𝑙𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑠𝑝𝑖𝑟𝑎𝑙 𝑠𝑎𝑡𝑢 𝑝𝑢𝑡𝑎𝑟𝑎𝑛

𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑖𝑛𝑡𝑖 𝑘𝑜𝑙𝑜𝑚 𝑠𝑒𝑡𝑖𝑛𝑔𝑔𝑖 𝑠

s = jarak spasi tulangan spiral pusat ke pusat

Ag = luas penampang lintang kotor dari kolom

Ach = luas penampang lintang inti kolom (tepi luar ke tepi luar

spiral)

fy = tegangan leleh tulangan baja spiral, tidak lebih dari 400

MPa.